負極板の製造方法、負極板、該負極板を備えた円筒形電池
【課題】円筒形電池の製造効率を向上させる。
【解決手段】負極板３は、多数の孔が形成されたパンチングメタル基板３１と、そのパンチングメタル基板３１に塗布されて圧延された負極活物質３２とを含み、パンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａに形成された第１形状孔３３は、巻き方向Ｙと交差する方向（圧延方向Ｘ）における長さがＸ１、巻き方向Ｙ（圧延方向Ｘと交差する方向）における長さがＹ１であり、パンチングメタル基板３１の片面塗工領域３Ｂに形成された第２形状孔３４は、巻き方向Ｙと交差する方向における長さがＸ２、巻き方向Ｙにおける長さがＹ２であり、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２である。
【解決手段】負極板３は、多数の孔が形成されたパンチングメタル基板３１と、そのパンチングメタル基板３１に塗布されて圧延された負極活物質３２とを含み、パンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａに形成された第１形状孔３３は、巻き方向Ｙと交差する方向（圧延方向Ｘ）における長さがＸ１、巻き方向Ｙ（圧延方向Ｘと交差する方向）における長さがＹ１であり、パンチングメタル基板３１の片面塗工領域３Ｂに形成された第２形状孔３４は、巻き方向Ｙと交差する方向における長さがＸ２、巻き方向Ｙにおける長さがＹ２であり、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、正極板と負極板とを分離するセパレータを含み、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池、その円筒形電池の負極板、その負極板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形のニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、正極板と負極板とを分離するセパレータを含み、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容されている。このような円筒形電池の一例としては、高容量化を目的として、例えばパンチングメタル等の金属多孔板に負極活物質を塗布し、それを圧延したものを負極板として用いたものが公知である（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
そして金属多孔板に負極活物質を塗布して圧延した負極板の一例として、両面に負極活物質を塗工した領域と、片面に負極活物質を塗工した領域とを含むものが公知である（例えば特許文献２を参照）。具体的には例えば、電極体を構成する状態において両面がセパレータを介して正極板と対面する領域の両面に負極活物質を塗工し、それ以外の領域の片面に負極活物質を塗工したものを負極板として用いる。このような構成の負極板は、無駄な負極活物質を削減することができるので、円筒形電池の製造コストを低減させることができる。また外装缶の内部空間をより有効に活用することができるので、より高容量の円筒形電池を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４７２２１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献２に開示されている構造の負極板は、両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とでは厚みが異なるため、その製造工程において、負極活物質を塗布した金属多孔板を圧延する際に課題が生ずる。具体的には、両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とを圧延ローラー等で同時に圧延すると、両者の厚みの差に起因して、圧延後の金属多孔板に湾曲変形や歪みが生ずる虞がある。これは、両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とでは厚みが異なることによって、負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が大きくなるため延びやすくなり、片面に負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が小さくなるため延びにくくなるからである。
【０００６】
そのため特許文献２に開示されている構造の負極板は、従来は、例えば片面に負極活物質を塗布した領域と両面に負極活物質を塗布した領域とを別々に圧延せざるを得ず、従って製造効率が良くないという課題が生ずる。あるいは金属多孔板の両面に負極活物質を塗布して圧延した後、片面の負極活物質の一部を剥離するといった効率的でない製法を用いざるを得ず、やはり製造効率が良くないという課題が生ずる。このようなことから上記構造の負極板を用いた円筒形電池は、より高容量の円筒形電池を実現できるものの、製造効率が良くないという課題がある。
【０００７】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、円筒形電池の製造効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板の製造方法であって、圧延方向における長さをＸ１、前記圧延方向と交差する方向における長さをＹ１とする孔を多数形成した第１領域と、前記圧延方向における長さをＸ２、前記圧延方向と交差する方向における長さＹ２とする孔を多数形成した第２領域とを含み、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる金属多孔板を製造し、前記金属多孔板の前記第１領域の両面及び前記第２領域の片面に負極活物質を塗布し、前記金属多孔板の前記第１領域及び前記第２領域を前記圧延方向へ同時に圧延する、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
【０００９】
前述したように、金属多孔板の両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とを圧延ローラー等で同時に圧延すると、両者の厚みの差に起因して、圧延後の金属多孔板に湾曲変形や歪みが生ずる虞がある。これは、負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が大きくなるため延びやすくなり、片面に負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が小さくなるため延びにくくなるからである。
【００１０】
また金属多孔板は、圧延方向における孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、圧延方向へ圧延したときに延びにくい傾向となる。他方、金属多孔板は、圧延方向と交差する方向における孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、圧延方向へ圧延したときに延びやすい傾向となる。
【００１１】
このようなことから本発明において金属多孔板は、両面に負極活物質が塗布される第１領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面に負極活物質を塗布される第２領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい値に設定されている（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）。つまり負極活物質を塗布した後、第１領域及び第２領域を同時に圧延したときに相対的に荷重が大きくなって延びやすい第１領域は、相対的に延びにくい形状の孔が形成されているので、圧延時の延びが相対的に抑制される。他方、相対的に荷重が小さくなって延びにくい第２領域は、相対的に延びやすい形状の孔が形成されているので、圧延時の延びが相対的に促進される。それによって負極活物質を塗布した金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延する際に、第１領域に生ずる延びと第２領域に生ずる延びとを略均等にすることが可能になるので、圧延後の金属多孔板に湾曲変形や歪みが生ずることを防止することができる。すなわち金属多孔板に湾曲変形や歪みを生じさせることなく、負極活物質を塗布した金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延することができる。それによって従来よりも製造工程を簡略化することができるので、負極板の製造効率を大幅に向上させることができる。
【００１２】
これにより本発明の第１の態様によれば、負極板の製造効率を大幅に向上させることができるので、円筒形電池の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００１３】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
このように金属多孔板の第１領域の孔を圧延方向に長尺な長孔とすることによって、圧延時に第１領域の延びを抑制する効果をより向上させることができる。
【００１４】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
このように金属多孔板の第２領域の孔を圧延方向と交差する方向に長尺な長孔とすることによって、圧延時に第２領域の延びを促進する効果をより向上させることができる。
【００１５】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記金属多孔板に形成する孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
このような特徴によれば、例えば矩形形状の孔とした場合と比較して、金属多孔板を圧延する際に、孔の端から金属多孔板に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００１６】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板であって、前記電極体を構成する状態において両面が前記セパレータを介して前記正極板と対面し、その両面に負極活物質が塗布されて圧延された第１領域と、前記第１領域以外の領域で片面に負極活物質が塗布されて圧延された第２領域とを含む金属多孔板であり、前記第１領域に形成された孔は、前記電極体を構成するときの巻き方向と交差する方向における長さがＸ１、前記巻き方向における長さがＹ１であり、前記第２領域に形成された孔は、前記巻き方向と交差する方向における長さがＸ２、前記巻き方向における長さがＹ２であり、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２である、ことを特徴とした負極板である。
【００１７】
負極板の第１領域は、電極体を構成する状態において両面がセパレータを介して正極板と対面する領域であり、負極板の第２領域は、その第１領域以外の領域である。つまり負極板の第１領域と第２領域は、巻き方向へ隣接している。したがって前述した本発明の第１の態様における負極板の製造方法において、金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延可能な「圧延方向」は、本発明の第５の態様における負極板の「巻き方向と交差する方向」と一致することになる。
【００１８】
すなわち本発明の第５の態様における負極板は、金属多孔板に湾曲変形や歪みを生じさせることなく、負極活物質を塗布した金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延して製造することができる。したがって本発明の第５の態様によれば、負極板の製造効率を大幅に向上させることができるので、円筒形電池の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００１９】
また負極板は、巻き方向と交差する方向における孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が低くなる傾向となる。他方、負極板は、巻き方向における孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が高くなる傾向となる。そして本発明に係る負極板は、両面に負極活物質が塗工された第１領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面に負極活物質が塗工された第２領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）。
【００２０】
つまり本発明に係る負極板は、両面に負極活物質が塗工されていることで相対的に剛性が高く曲がりにくい第１領域には、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が相対的に低くなる形状の孔が形成されている。他方、片面に負極活物質が塗工されていることで相対的に剛性が低く曲がりやすい第２領域には、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が相対的に高くなる形状の孔が形成されている。したがって負極板を巻き方向へ巻くときの曲げ剛性を、第１領域と第２領域とで略均等にすることができる。それによって、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体を構成する際に、巻始めから巻き終わりまで均一に巻かれた電極体を構成することができるので、不均一な巻き状態で電極体が構成されることに起因して負極板に割れ等の損傷が生ずる虞を低減させることができる。
【００２１】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第５の態様において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板である。
本発明の第６の態様によれば、この負極板を用いて製造する円筒形電池において、前述した本発明の第２の態様と同様の作用効果が得られる。
また本発明の第６の態様によれば、負極板の第１領域の孔を巻き方向と交差する方向に長尺な長孔とすることによって、負極板を巻き方向へ巻くときの第１領域の曲げ剛性を低下させる効果をより向上させることができる。
【００２２】
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第５の態様又は第６の態様において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板である。
本発明の第７の態様によれば、この負極板を用いて製造する円筒形電池において、前述した本発明の第３の態様と同様の作用効果が得られる。
また本発明の第７の態様によれば、負極板の第２領域の孔を巻き方向に長尺な長孔とすることによって、負極板を巻き方向へ巻くときの第２領域の曲げ剛性を高める効果をより向上させることができる。
【００２３】
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、前述した本発明の第５〜第７の態様のいずれかにおいて、前記金属多孔板に形成された孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板である。
本発明の第８の態様によれば、この負極板を用いて製造する円筒形電池において、前述した本発明の第４の態様と同様の作用効果が得られる。
また本発明の第８の態様によれば、例えば矩形形状の孔とした場合と比較して、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体を構成する際に、孔の端から金属多孔板に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００２４】
＜本発明の第９の態様＞
本発明の第９の態様は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体と、前記電極体を収容する有底円筒形状の外装缶と、を備え、前記負極板は、前述した本発明の第５〜第８の態様のいずれかに記載の負極板である、ことを特徴とした円筒形電池である。
本発明の第９の態様によれば、円筒形電池において、前述した本発明の第５〜第８の態様のいずれかと同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、円筒形電池の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ニッケル水素二次電池の縦断面を図示した斜視図。
【図２】ニッケル水素二次電池の横断面を図示した平面図。
【図３】巻かれる前の状態の負極板を図示した平面図及び側面図。
【図４】パンチングメタル基板の第１形状孔及び第２形状孔を図示した平面図。
【図５】負極板の製造工程におけるパンチングメタル基板を図示した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
＜ニッケル水素電池の構成＞
本発明に係る「円筒形電池」の一例としてのニッケル水素二次電池１０の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、ニッケル水素二次電池１０の縦断面を図示した斜視図である。図２は、ニッケル水素二次電池１０の横断面を図示した平面図である。
ニッケル水素二次電池１０は、一端が開口した有底円筒形状の外装缶１、外装缶１に収容される電極体２０、外装缶１の開口を塞ぐ蓋体５及び外装缶１に充填される電解液（図示せず）を備えている。電極体２０は、正極活物質を保持する短冊状の正極板２、負極活物質を保持する短冊状の負極板３、正極板２と負極板３とを分離する短冊状のセパレータ４を含み、セパレータ４を介して正極板２と負極板３とを重ねて負極板３が外側になるように渦巻き状に巻かれて構成されている。外装缶１に収容された電極体２０は、外装缶１の内周面に負極板３が接した状態となる。また電極体２０の正極板２は、図示していない正極リードで蓋体５に電気的に接続されている。
【００２９】
＜負極板の構成＞
ニッケル水素二次電池１０の負極板３の構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、巻かれる前の状態の負極板３を図示したものであり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【００３０】
負極板３は、多数の孔が形成された「金属多孔板」としてのパンチングメタル基板３１と、そのパンチングメタル基板３１に塗布されて圧延された負極活物質３２とを含む。パンチングメタル基板３１は、電極体２０を構成する状態において両面がセパレータ４を介して正極板２と対面し、その両面に負極活物質３２が塗布されて圧延された両面塗工領域３Ａ（第１領域）と、両面塗工領域３Ａ以外の領域で片面に負極活物質３２が塗布されて圧延された片面塗工領域３Ｂ（第２領域）とを含む。またパンチングメタル基板３１に形成された多数の孔は、両面塗工領域３Ａと片面塗工領域３Ｂとで形状が異なっている。つまり両面塗工領域３Ａには多数の第１形状孔３３が略等間隔に形成されており、片面塗工領域３Ｂには多数の第２形状孔３４が略等間隔に形成されている。
尚、片面塗工領域３Ｂの態様としては、一面側に所定の厚みで負極活物質３２が塗工され、他面側には負極活物質３２が塗工されていない態様の他、例えば一面側に所定の厚みで負極活物質３２が塗工され、他面側には負極活物質３２が極めて薄く付着しているような態様も含むのは言うまでもない。
【００３１】
図４は、パンチングメタル基板３１に形成された孔の形状を図示した平面図であり、図４（ａ）は両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３、図４（ｂ）は片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４をそれぞれ図示したものである。
ここで電極体２０を構成するときに負極板３が巻かれる方向を巻き方向Ｙとし、後述する負極板３の製造工程において圧延する方向を圧延方向Ｘとする。圧延方向Ｘは、図示の如く巻き方向Ｙと交差する方向である。
【００３２】
パンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａに形成された第１形状孔３３は、巻き方向Ｙと交差する方向（圧延方向Ｘ）における長さがＸ１、巻き方向Ｙにおける長さがＹ１の孔である。換言すれば第１形状孔３３は、圧延方向Ｘにおける長さがＸ１、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さがＹ１の孔である。第１形状孔３３のアスペクト比Ｘ１／Ｙ１は、例えば３〜５の範囲が好ましく、より好ましくは約４である。他方、パンチングメタル基板３１の片面塗工領域３Ｂに形成された第２形状孔３４は、巻き方向Ｙと交差する方向（圧延方向Ｘ）における長さがＸ２、巻き方向Ｙにおける長さがＹ２の孔である。換言すれば第２形状孔３４は、圧延方向Ｘにおける長さがＸ２、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さがＹ２の孔である。第２形状孔３４のアスペクト比Ｘ２／Ｙ２は、例えば１／３〜１／５の範囲が好ましく、より好ましくは約１／４である。
【００３３】
ここで負極板３の両面塗工領域３Ａは、両面に負極活物質３２が塗工されていることから、片面に負極活物質３２が塗工された片面塗工領域３Ｂよりも、相対的に剛性が高く曲がりにくい。また負極板３は、巻き方向Ｙと交差する方向における孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が低くなる傾向となる。他方、負極板３は、巻き方向Ｙにおける孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が高くなる傾向となる。
【００３４】
そこで本発明に係る負極板３は、第１形状孔３３のＸ１、Ｙ１、第２形状孔３４のＸ２、Ｙ２は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる長さに設定されている。つまり本発明に係る負極板３は、両面に負極活物質３２が塗工された両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面に負極活物質３２が塗工された片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）。
【００３５】
つまり両面に負極活物質３２が塗工されていることで相対的に剛性が高く曲がりにくい両面塗工領域３Ａには、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が相対的に低くなる形状の第１形状孔３３が形成されている。他方、片面に負極活物質３２が塗工されていることで相対的に剛性が低く曲がりやすい片面塗工領域３Ｂには、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が相対的に高くなる形状の第２形状孔３４が形成されている。したがって負極板３を巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性を、両面塗工領域３Ａと片面塗工領域３Ｂとで略均等にすることができる。それによって、セパレータ４を介して正極板２と負極板３とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体２０を構成する際に、巻始めから巻き終わりまで均一に巻かれた電極体２０を構成することができるので、不均一な巻き状態で電極体２０が構成されることに起因して負極板３に割れ等の損傷が生ずる虞を低減させることができる。
【００３６】
また両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３は、当該実施例のように、巻き方向Ｙと交差する方向へ長尺な孔（Ｘ１＞Ｙ１となる孔）とするのが好ましい。それによって負極板３を巻き方向Ｙへ巻くときの両面塗工領域３Ａの曲げ剛性を低下させる効果をより向上させることができる。
【００３７】
また片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４は、当該実施例のように、巻き方向Ｙへ長尺な孔（Ｘ２＜Ｙ２となる孔）とするのが好ましい。それによって負極板３を巻き方向Ｙへ巻くときの片面塗工領域３Ｂの曲げ剛性を高める効果をより向上させることができる。
【００３８】
さらに第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、当該実施例のように、楕円形孔とするのが好ましい。それによって、例えば第１形状孔３３及び第２形状孔３４を矩形形状の孔とした場合と比較して、セパレータ４を介して正極板２と負極板３とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体２０を構成する際に、孔の端からパンチングメタル基板３１に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００３９】
＜負極板の製造方法＞
本発明に係る負極板３の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
図５は、負極板３の製造工程におけるパンチングメタル基板３１を図示した平面図である。
【００４０】
まず、例えばニッケルメッキを施した軟鋼材からなるパンチングメタル基板３１を製造する。パンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａには、圧延方向Ｘにおける長さをＸ１、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さをＹ１とする第１形状孔３３を多数形成する。パンチングメタル基板３１の片面塗工領域３には、圧延方向Ｘにおける長さをＸ２、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さＹ２とする第２形状孔３４を多数形成する。第１形状孔３３の形状と第２形状孔３４の形状は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる形状とする。第１形状孔３３のアスペクト比Ｘ１／Ｙ１は、例えば３〜５の範囲が好ましく、より好ましくは約４である。第２形状孔３４のアスペクト比Ｘ２／Ｙ２は、例えば１／３〜１／５の範囲が好ましく、より好ましくは約１／４である。また当該実施例においてパンチングメタル基板３１は、圧延方向Ｘに長尺であり、圧延方向Ｘと交差する方向の寸法は、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における負極板３の寸法の略２倍の長さである。
尚、図５においては、より図面を観やすくするために、第１形状孔３３及び第２形状孔３４の図示を省略してある。
【００４１】
つづいてパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａの両面、及び片面塗工領域３Ｂの片面に、水素吸蔵合金を含むスラリー状の負極活物質３２を塗布し、乾燥させる。つづいて負極活物質３２を塗布したパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを圧延ローラー等で圧延方向Ｘへ同時に圧延する。
【００４２】
ここでパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａは、両面に負極活物質３２が塗工されていることから、片面に負極活物質３２が塗工された片面塗工領域３Ｂよりも相対的に厚みがある。そのため両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを圧延ローラー等で圧延方向Ｘへ同時に圧延すると、その厚みの差に起因して、相対的に両面塗工領域３Ａに作用する荷重は大きくなり、片面塗工領域３Ｂに作用する荷重は小さくなる。
【００４３】
またパンチングメタル基板３１は、圧延方向Ｘにおける孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、圧延方向Ｘへ圧延したときに延びにくい傾向となる。他方、パンチングメタル基板３１は、圧延方向Ｘと交差する方向における孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、圧延方向Ｘへ圧延したときに延びやすい傾向となる。
【００４４】
そこで本発明に係る負極板３の製造方法においては、両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）パンチングメタル基板３１を用いている。両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延したときに相対的に荷重が大きくなって延びやすい両面塗工領域３Ａは、相対的に延びにくい形状の第１形状孔３３が形成されているので、圧延時の延びが相対的に抑制される。他方、両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延したときに相対的に荷重が小さくなって延びにくい片面塗工領域３Ｂは、相対的に延びやすい形状の第２形状孔３４が形成されているので、圧延時の延びが相対的に促進される。
【００４５】
それによって負極活物質３２を塗布したパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延する際に、両面塗工領域３Ａに生ずる延びと片面塗工領域３Ｂに生ずる延びとを略均等にすることが可能になるので、圧延後のパンチングメタル基板３１に湾曲変形や歪みが生ずることを防止することができる。すなわちパンチングメタル基板３１に湾曲変形や歪みを生じさせることなく、負極活物質３２を塗布したパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延することができる。
【００４６】
そして圧延したパンチングメタル基板３１を所定の切断位置で切断する。より具体的には、例えば図５の一点鎖線で図示した切断線に沿って、圧延後のパンチングメタル基板３１を切断する。それによって、所定の大きさの負極板３を複数得ることができる。
【００４７】
このようにして本発明によれば、圧延工程において両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延することができるので、負極板３の製造工程を従来よりも簡略化することができる。すなわち本発明によれば、負極板３の製造効率を大幅に向上させることができるので、ニッケル水素二次電池１０の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００４８】
また両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３は、当該実施例のように、圧延方向Ｘへ長尺な孔（Ｘ１＞Ｙ１となる孔）とするのが好ましい。それによって圧延時に両面塗工領域３Ａの延びを抑制する効果をより向上させることができる。
【００４９】
また片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４は、当該実施例のように、圧延方向Ｘと交差する方向へ長尺な（Ｘ２＜Ｙ２となる孔）とするのが好ましい。それによって圧延時に片面塗工領域３Ｂの延びを促進する効果をより向上させることができる。
【００５０】
さらに第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、当該実施例のように、楕円形孔とするのが好ましい。それによって、例えば第１形状孔３３及び第２形状孔３４を矩形形状の孔とした場合と比較して、パンチングメタル基板３１を圧延する際に、孔の端からパンチングメタル基板３１に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００５１】
＜変形例＞
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
【００５２】
例えばパンチングメタル基板３１の第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる範囲内であれば、どのような形状の孔としてもよい。例えば第１形状孔３３又は第２形状孔３４のいずれか一方を楕円形孔とし、他方を円形孔としてもよいし、第１形状孔３３及び第２形状孔３４を矩形形状の孔としてもよい。また第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる範囲内であれば、両方とも圧延方向Ｘ（巻き方向Ｙと交差する方向）へ長尺な長孔とすることもできるし、両方とも圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）へ長尺な長孔とすることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 外装缶、２ 正極板、３ 負極板、３Ａ 両面塗工領域、３Ｂ 片面塗工領域、４ セパレータ、５ 蓋体、１０ ニッケル水素二次電池、２０ 電極体、３１ パンチングメタル基板、３２ 負極活物質、３３ 第１形状孔、３４ 第２形状孔、Ｘ 圧延方向、Ｙ 巻き方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、正極板と負極板とを分離するセパレータを含み、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池、その円筒形電池の負極板、その負極板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形のニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、正極板と負極板とを分離するセパレータを含み、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容されている。このような円筒形電池の一例としては、高容量化を目的として、例えばパンチングメタル等の金属多孔板に負極活物質を塗布し、それを圧延したものを負極板として用いたものが公知である（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
そして金属多孔板に負極活物質を塗布して圧延した負極板の一例として、両面に負極活物質を塗工した領域と、片面に負極活物質を塗工した領域とを含むものが公知である（例えば特許文献２を参照）。具体的には例えば、電極体を構成する状態において両面がセパレータを介して正極板と対面する領域の両面に負極活物質を塗工し、それ以外の領域の片面に負極活物質を塗工したものを負極板として用いる。このような構成の負極板は、無駄な負極活物質を削減することができるので、円筒形電池の製造コストを低減させることができる。また外装缶の内部空間をより有効に活用することができるので、より高容量の円筒形電池を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４７２２１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献２に開示されている構造の負極板は、両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とでは厚みが異なるため、その製造工程において、負極活物質を塗布した金属多孔板を圧延する際に課題が生ずる。具体的には、両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とを圧延ローラー等で同時に圧延すると、両者の厚みの差に起因して、圧延後の金属多孔板に湾曲変形や歪みが生ずる虞がある。これは、両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とでは厚みが異なることによって、負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が大きくなるため延びやすくなり、片面に負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が小さくなるため延びにくくなるからである。
【０００６】
そのため特許文献２に開示されている構造の負極板は、従来は、例えば片面に負極活物質を塗布した領域と両面に負極活物質を塗布した領域とを別々に圧延せざるを得ず、従って製造効率が良くないという課題が生ずる。あるいは金属多孔板の両面に負極活物質を塗布して圧延した後、片面の負極活物質の一部を剥離するといった効率的でない製法を用いざるを得ず、やはり製造効率が良くないという課題が生ずる。このようなことから上記構造の負極板を用いた円筒形電池は、より高容量の円筒形電池を実現できるものの、製造効率が良くないという課題がある。
【０００７】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、円筒形電池の製造効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板の製造方法であって、圧延方向における長さをＸ１、前記圧延方向と交差する方向における長さをＹ１とする孔を多数形成した第１領域と、前記圧延方向における長さをＸ２、前記圧延方向と交差する方向における長さＹ２とする孔を多数形成した第２領域とを含み、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる金属多孔板を製造し、前記金属多孔板の前記第１領域の両面及び前記第２領域の片面に負極活物質を塗布し、前記金属多孔板の前記第１領域及び前記第２領域を前記圧延方向へ同時に圧延する、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
【０００９】
前述したように、金属多孔板の両面に負極活物質を塗布した領域と片面に負極活物質を塗布した領域とを圧延ローラー等で同時に圧延すると、両者の厚みの差に起因して、圧延後の金属多孔板に湾曲変形や歪みが生ずる虞がある。これは、負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が大きくなるため延びやすくなり、片面に負極活物質を塗布した領域は相対的に荷重が小さくなるため延びにくくなるからである。
【００１０】
また金属多孔板は、圧延方向における孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、圧延方向へ圧延したときに延びにくい傾向となる。他方、金属多孔板は、圧延方向と交差する方向における孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、圧延方向へ圧延したときに延びやすい傾向となる。
【００１１】
このようなことから本発明において金属多孔板は、両面に負極活物質が塗布される第１領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面に負極活物質を塗布される第２領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい値に設定されている（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）。つまり負極活物質を塗布した後、第１領域及び第２領域を同時に圧延したときに相対的に荷重が大きくなって延びやすい第１領域は、相対的に延びにくい形状の孔が形成されているので、圧延時の延びが相対的に抑制される。他方、相対的に荷重が小さくなって延びにくい第２領域は、相対的に延びやすい形状の孔が形成されているので、圧延時の延びが相対的に促進される。それによって負極活物質を塗布した金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延する際に、第１領域に生ずる延びと第２領域に生ずる延びとを略均等にすることが可能になるので、圧延後の金属多孔板に湾曲変形や歪みが生ずることを防止することができる。すなわち金属多孔板に湾曲変形や歪みを生じさせることなく、負極活物質を塗布した金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延することができる。それによって従来よりも製造工程を簡略化することができるので、負極板の製造効率を大幅に向上させることができる。
【００１２】
これにより本発明の第１の態様によれば、負極板の製造効率を大幅に向上させることができるので、円筒形電池の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００１３】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
このように金属多孔板の第１領域の孔を圧延方向に長尺な長孔とすることによって、圧延時に第１領域の延びを抑制する効果をより向上させることができる。
【００１４】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
このように金属多孔板の第２領域の孔を圧延方向と交差する方向に長尺な長孔とすることによって、圧延時に第２領域の延びを促進する効果をより向上させることができる。
【００１５】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記金属多孔板に形成する孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法である。
このような特徴によれば、例えば矩形形状の孔とした場合と比較して、金属多孔板を圧延する際に、孔の端から金属多孔板に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００１６】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板であって、前記電極体を構成する状態において両面が前記セパレータを介して前記正極板と対面し、その両面に負極活物質が塗布されて圧延された第１領域と、前記第１領域以外の領域で片面に負極活物質が塗布されて圧延された第２領域とを含む金属多孔板であり、前記第１領域に形成された孔は、前記電極体を構成するときの巻き方向と交差する方向における長さがＸ１、前記巻き方向における長さがＹ１であり、前記第２領域に形成された孔は、前記巻き方向と交差する方向における長さがＸ２、前記巻き方向における長さがＹ２であり、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２である、ことを特徴とした負極板である。
【００１７】
負極板の第１領域は、電極体を構成する状態において両面がセパレータを介して正極板と対面する領域であり、負極板の第２領域は、その第１領域以外の領域である。つまり負極板の第１領域と第２領域は、巻き方向へ隣接している。したがって前述した本発明の第１の態様における負極板の製造方法において、金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延可能な「圧延方向」は、本発明の第５の態様における負極板の「巻き方向と交差する方向」と一致することになる。
【００１８】
すなわち本発明の第５の態様における負極板は、金属多孔板に湾曲変形や歪みを生じさせることなく、負極活物質を塗布した金属多孔板の第１領域及び第２領域を同時に圧延して製造することができる。したがって本発明の第５の態様によれば、負極板の製造効率を大幅に向上させることができるので、円筒形電池の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００１９】
また負極板は、巻き方向と交差する方向における孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が低くなる傾向となる。他方、負極板は、巻き方向における孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が高くなる傾向となる。そして本発明に係る負極板は、両面に負極活物質が塗工された第１領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面に負極活物質が塗工された第２領域の孔のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）。
【００２０】
つまり本発明に係る負極板は、両面に負極活物質が塗工されていることで相対的に剛性が高く曲がりにくい第１領域には、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が相対的に低くなる形状の孔が形成されている。他方、片面に負極活物質が塗工されていることで相対的に剛性が低く曲がりやすい第２領域には、巻き方向へ巻くときの曲げ剛性が相対的に高くなる形状の孔が形成されている。したがって負極板を巻き方向へ巻くときの曲げ剛性を、第１領域と第２領域とで略均等にすることができる。それによって、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体を構成する際に、巻始めから巻き終わりまで均一に巻かれた電極体を構成することができるので、不均一な巻き状態で電極体が構成されることに起因して負極板に割れ等の損傷が生ずる虞を低減させることができる。
【００２１】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第５の態様において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板である。
本発明の第６の態様によれば、この負極板を用いて製造する円筒形電池において、前述した本発明の第２の態様と同様の作用効果が得られる。
また本発明の第６の態様によれば、負極板の第１領域の孔を巻き方向と交差する方向に長尺な長孔とすることによって、負極板を巻き方向へ巻くときの第１領域の曲げ剛性を低下させる効果をより向上させることができる。
【００２２】
＜本発明の第７の態様＞
本発明の第７の態様は、前述した本発明の第５の態様又は第６の態様において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板である。
本発明の第７の態様によれば、この負極板を用いて製造する円筒形電池において、前述した本発明の第３の態様と同様の作用効果が得られる。
また本発明の第７の態様によれば、負極板の第２領域の孔を巻き方向に長尺な長孔とすることによって、負極板を巻き方向へ巻くときの第２領域の曲げ剛性を高める効果をより向上させることができる。
【００２３】
＜本発明の第８の態様＞
本発明の第８の態様は、前述した本発明の第５〜第７の態様のいずれかにおいて、前記金属多孔板に形成された孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板である。
本発明の第８の態様によれば、この負極板を用いて製造する円筒形電池において、前述した本発明の第４の態様と同様の作用効果が得られる。
また本発明の第８の態様によれば、例えば矩形形状の孔とした場合と比較して、セパレータを介して正極板と負極板とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体を構成する際に、孔の端から金属多孔板に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００２４】
＜本発明の第９の態様＞
本発明の第９の態様は、正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体と、前記電極体を収容する有底円筒形状の外装缶と、を備え、前記負極板は、前述した本発明の第５〜第８の態様のいずれかに記載の負極板である、ことを特徴とした円筒形電池である。
本発明の第９の態様によれば、円筒形電池において、前述した本発明の第５〜第８の態様のいずれかと同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、円筒形電池の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ニッケル水素二次電池の縦断面を図示した斜視図。
【図２】ニッケル水素二次電池の横断面を図示した平面図。
【図３】巻かれる前の状態の負極板を図示した平面図及び側面図。
【図４】パンチングメタル基板の第１形状孔及び第２形状孔を図示した平面図。
【図５】負極板の製造工程におけるパンチングメタル基板を図示した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
＜ニッケル水素電池の構成＞
本発明に係る「円筒形電池」の一例としてのニッケル水素二次電池１０の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、ニッケル水素二次電池１０の縦断面を図示した斜視図である。図２は、ニッケル水素二次電池１０の横断面を図示した平面図である。
ニッケル水素二次電池１０は、一端が開口した有底円筒形状の外装缶１、外装缶１に収容される電極体２０、外装缶１の開口を塞ぐ蓋体５及び外装缶１に充填される電解液（図示せず）を備えている。電極体２０は、正極活物質を保持する短冊状の正極板２、負極活物質を保持する短冊状の負極板３、正極板２と負極板３とを分離する短冊状のセパレータ４を含み、セパレータ４を介して正極板２と負極板３とを重ねて負極板３が外側になるように渦巻き状に巻かれて構成されている。外装缶１に収容された電極体２０は、外装缶１の内周面に負極板３が接した状態となる。また電極体２０の正極板２は、図示していない正極リードで蓋体５に電気的に接続されている。
【００２９】
＜負極板の構成＞
ニッケル水素二次電池１０の負極板３の構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、巻かれる前の状態の負極板３を図示したものであり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【００３０】
負極板３は、多数の孔が形成された「金属多孔板」としてのパンチングメタル基板３１と、そのパンチングメタル基板３１に塗布されて圧延された負極活物質３２とを含む。パンチングメタル基板３１は、電極体２０を構成する状態において両面がセパレータ４を介して正極板２と対面し、その両面に負極活物質３２が塗布されて圧延された両面塗工領域３Ａ（第１領域）と、両面塗工領域３Ａ以外の領域で片面に負極活物質３２が塗布されて圧延された片面塗工領域３Ｂ（第２領域）とを含む。またパンチングメタル基板３１に形成された多数の孔は、両面塗工領域３Ａと片面塗工領域３Ｂとで形状が異なっている。つまり両面塗工領域３Ａには多数の第１形状孔３３が略等間隔に形成されており、片面塗工領域３Ｂには多数の第２形状孔３４が略等間隔に形成されている。
尚、片面塗工領域３Ｂの態様としては、一面側に所定の厚みで負極活物質３２が塗工され、他面側には負極活物質３２が塗工されていない態様の他、例えば一面側に所定の厚みで負極活物質３２が塗工され、他面側には負極活物質３２が極めて薄く付着しているような態様も含むのは言うまでもない。
【００３１】
図４は、パンチングメタル基板３１に形成された孔の形状を図示した平面図であり、図４（ａ）は両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３、図４（ｂ）は片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４をそれぞれ図示したものである。
ここで電極体２０を構成するときに負極板３が巻かれる方向を巻き方向Ｙとし、後述する負極板３の製造工程において圧延する方向を圧延方向Ｘとする。圧延方向Ｘは、図示の如く巻き方向Ｙと交差する方向である。
【００３２】
パンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａに形成された第１形状孔３３は、巻き方向Ｙと交差する方向（圧延方向Ｘ）における長さがＸ１、巻き方向Ｙにおける長さがＹ１の孔である。換言すれば第１形状孔３３は、圧延方向Ｘにおける長さがＸ１、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さがＹ１の孔である。第１形状孔３３のアスペクト比Ｘ１／Ｙ１は、例えば３〜５の範囲が好ましく、より好ましくは約４である。他方、パンチングメタル基板３１の片面塗工領域３Ｂに形成された第２形状孔３４は、巻き方向Ｙと交差する方向（圧延方向Ｘ）における長さがＸ２、巻き方向Ｙにおける長さがＹ２の孔である。換言すれば第２形状孔３４は、圧延方向Ｘにおける長さがＸ２、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さがＹ２の孔である。第２形状孔３４のアスペクト比Ｘ２／Ｙ２は、例えば１／３〜１／５の範囲が好ましく、より好ましくは約１／４である。
【００３３】
ここで負極板３の両面塗工領域３Ａは、両面に負極活物質３２が塗工されていることから、片面に負極活物質３２が塗工された片面塗工領域３Ｂよりも、相対的に剛性が高く曲がりにくい。また負極板３は、巻き方向Ｙと交差する方向における孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が低くなる傾向となる。他方、負極板３は、巻き方向Ｙにおける孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が高くなる傾向となる。
【００３４】
そこで本発明に係る負極板３は、第１形状孔３３のＸ１、Ｙ１、第２形状孔３４のＸ２、Ｙ２は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる長さに設定されている。つまり本発明に係る負極板３は、両面に負極活物質３２が塗工された両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面に負極活物質３２が塗工された片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）。
【００３５】
つまり両面に負極活物質３２が塗工されていることで相対的に剛性が高く曲がりにくい両面塗工領域３Ａには、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が相対的に低くなる形状の第１形状孔３３が形成されている。他方、片面に負極活物質３２が塗工されていることで相対的に剛性が低く曲がりやすい片面塗工領域３Ｂには、巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性が相対的に高くなる形状の第２形状孔３４が形成されている。したがって負極板３を巻き方向Ｙへ巻くときの曲げ剛性を、両面塗工領域３Ａと片面塗工領域３Ｂとで略均等にすることができる。それによって、セパレータ４を介して正極板２と負極板３とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体２０を構成する際に、巻始めから巻き終わりまで均一に巻かれた電極体２０を構成することができるので、不均一な巻き状態で電極体２０が構成されることに起因して負極板３に割れ等の損傷が生ずる虞を低減させることができる。
【００３６】
また両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３は、当該実施例のように、巻き方向Ｙと交差する方向へ長尺な孔（Ｘ１＞Ｙ１となる孔）とするのが好ましい。それによって負極板３を巻き方向Ｙへ巻くときの両面塗工領域３Ａの曲げ剛性を低下させる効果をより向上させることができる。
【００３７】
また片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４は、当該実施例のように、巻き方向Ｙへ長尺な孔（Ｘ２＜Ｙ２となる孔）とするのが好ましい。それによって負極板３を巻き方向Ｙへ巻くときの片面塗工領域３Ｂの曲げ剛性を高める効果をより向上させることができる。
【００３８】
さらに第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、当該実施例のように、楕円形孔とするのが好ましい。それによって、例えば第１形状孔３３及び第２形状孔３４を矩形形状の孔とした場合と比較して、セパレータ４を介して正極板２と負極板３とを重ねて渦巻き状に巻くことで電極体２０を構成する際に、孔の端からパンチングメタル基板３１に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００３９】
＜負極板の製造方法＞
本発明に係る負極板３の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
図５は、負極板３の製造工程におけるパンチングメタル基板３１を図示した平面図である。
【００４０】
まず、例えばニッケルメッキを施した軟鋼材からなるパンチングメタル基板３１を製造する。パンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａには、圧延方向Ｘにおける長さをＸ１、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さをＹ１とする第１形状孔３３を多数形成する。パンチングメタル基板３１の片面塗工領域３には、圧延方向Ｘにおける長さをＸ２、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における長さＹ２とする第２形状孔３４を多数形成する。第１形状孔３３の形状と第２形状孔３４の形状は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる形状とする。第１形状孔３３のアスペクト比Ｘ１／Ｙ１は、例えば３〜５の範囲が好ましく、より好ましくは約４である。第２形状孔３４のアスペクト比Ｘ２／Ｙ２は、例えば１／３〜１／５の範囲が好ましく、より好ましくは約１／４である。また当該実施例においてパンチングメタル基板３１は、圧延方向Ｘに長尺であり、圧延方向Ｘと交差する方向の寸法は、圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）における負極板３の寸法の略２倍の長さである。
尚、図５においては、より図面を観やすくするために、第１形状孔３３及び第２形状孔３４の図示を省略してある。
【００４１】
つづいてパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａの両面、及び片面塗工領域３Ｂの片面に、水素吸蔵合金を含むスラリー状の負極活物質３２を塗布し、乾燥させる。つづいて負極活物質３２を塗布したパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを圧延ローラー等で圧延方向Ｘへ同時に圧延する。
【００４２】
ここでパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａは、両面に負極活物質３２が塗工されていることから、片面に負極活物質３２が塗工された片面塗工領域３Ｂよりも相対的に厚みがある。そのため両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを圧延ローラー等で圧延方向Ｘへ同時に圧延すると、その厚みの差に起因して、相対的に両面塗工領域３Ａに作用する荷重は大きくなり、片面塗工領域３Ｂに作用する荷重は小さくなる。
【００４３】
またパンチングメタル基板３１は、圧延方向Ｘにおける孔の長さ（Ｘ１、Ｘ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が大きくなるに従って、圧延方向Ｘへ圧延したときに延びにくい傾向となる。他方、パンチングメタル基板３１は、圧延方向Ｘと交差する方向における孔の長さ（Ｙ１、Ｙ２）が相対的に長くなるに従って、つまり孔のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１、Ｘ２／Ｙ２）が小さくなるに従って、圧延方向Ｘへ圧延したときに延びやすい傾向となる。
【００４４】
そこで本発明に係る負極板３の製造方法においては、両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３のアスペクト比の値（Ｘ１／Ｙ１）が、片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４のアスペクト比の値（Ｘ２／Ｙ２）よりも大きい（Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２）パンチングメタル基板３１を用いている。両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延したときに相対的に荷重が大きくなって延びやすい両面塗工領域３Ａは、相対的に延びにくい形状の第１形状孔３３が形成されているので、圧延時の延びが相対的に抑制される。他方、両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延したときに相対的に荷重が小さくなって延びにくい片面塗工領域３Ｂは、相対的に延びやすい形状の第２形状孔３４が形成されているので、圧延時の延びが相対的に促進される。
【００４５】
それによって負極活物質３２を塗布したパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延する際に、両面塗工領域３Ａに生ずる延びと片面塗工領域３Ｂに生ずる延びとを略均等にすることが可能になるので、圧延後のパンチングメタル基板３１に湾曲変形や歪みが生ずることを防止することができる。すなわちパンチングメタル基板３１に湾曲変形や歪みを生じさせることなく、負極活物質３２を塗布したパンチングメタル基板３１の両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延することができる。
【００４６】
そして圧延したパンチングメタル基板３１を所定の切断位置で切断する。より具体的には、例えば図５の一点鎖線で図示した切断線に沿って、圧延後のパンチングメタル基板３１を切断する。それによって、所定の大きさの負極板３を複数得ることができる。
【００４７】
このようにして本発明によれば、圧延工程において両面塗工領域３Ａ及び片面塗工領域３Ｂを同時に圧延することができるので、負極板３の製造工程を従来よりも簡略化することができる。すなわち本発明によれば、負極板３の製造効率を大幅に向上させることができるので、ニッケル水素二次電池１０の製造効率を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００４８】
また両面塗工領域３Ａの第１形状孔３３は、当該実施例のように、圧延方向Ｘへ長尺な孔（Ｘ１＞Ｙ１となる孔）とするのが好ましい。それによって圧延時に両面塗工領域３Ａの延びを抑制する効果をより向上させることができる。
【００４９】
また片面塗工領域３Ｂの第２形状孔３４は、当該実施例のように、圧延方向Ｘと交差する方向へ長尺な（Ｘ２＜Ｙ２となる孔）とするのが好ましい。それによって圧延時に片面塗工領域３Ｂの延びを促進する効果をより向上させることができる。
【００５０】
さらに第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、当該実施例のように、楕円形孔とするのが好ましい。それによって、例えば第１形状孔３３及び第２形状孔３４を矩形形状の孔とした場合と比較して、パンチングメタル基板３１を圧延する際に、孔の端からパンチングメタル基板３１に割れが生ずる虞を低減させることができる。
【００５１】
＜変形例＞
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
【００５２】
例えばパンチングメタル基板３１の第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる範囲内であれば、どのような形状の孔としてもよい。例えば第１形状孔３３又は第２形状孔３４のいずれか一方を楕円形孔とし、他方を円形孔としてもよいし、第１形状孔３３及び第２形状孔３４を矩形形状の孔としてもよい。また第１形状孔３３及び第２形状孔３４は、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる範囲内であれば、両方とも圧延方向Ｘ（巻き方向Ｙと交差する方向）へ長尺な長孔とすることもできるし、両方とも圧延方向Ｘと交差する方向（巻き方向Ｙ）へ長尺な長孔とすることもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 外装缶、２ 正極板、３ 負極板、３Ａ 両面塗工領域、３Ｂ 片面塗工領域、４ セパレータ、５ 蓋体、１０ ニッケル水素二次電池、２０ 電極体、３１ パンチングメタル基板、３２ 負極活物質、３３ 第１形状孔、３４ 第２形状孔、Ｘ 圧延方向、Ｙ 巻き方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板の製造方法であって、
圧延方向における長さをＸ１、前記圧延方向と交差する方向における長さをＹ１とする孔を多数形成した第１領域と、前記圧延方向における長さをＸ２、前記圧延方向と交差する方向における長さＹ２とする孔を多数形成した第２領域とを含み、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる金属多孔板を製造し、
前記金属多孔板の前記第１領域の両面及び前記第２領域の片面に負極活物質を塗布し、
前記金属多孔板の前記第１領域及び前記第２領域を前記圧延方向へ同時に圧延する、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の負極板の製造方法において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の負極板の製造方法において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の負極板の製造方法において、前記金属多孔板に形成する孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項５】
正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板であって、
前記電極体を構成する状態において両面が前記セパレータを介して前記正極板と対面し、その両面に負極活物質が塗布されて圧延された第１領域と、前記第１領域以外の領域で片面に負極活物質が塗布されて圧延された第２領域とを含む金属多孔板であり、前記第１領域に形成された孔は、前記電極体を構成するときの巻き方向と交差する方向における長さがＸ１、前記巻き方向における長さがＹ１であり、前記第２領域に形成された孔は、前記巻き方向と交差する方向における長さがＸ２、前記巻き方向における長さがＹ２であり、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２である、ことを特徴とした負極板。
【請求項６】
請求項５に記載の負極板において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の負極板において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の負極板において、前記金属多孔板に形成された孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板。
【請求項９】
正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体と、
前記電極体を収容する有底円筒形状の外装缶と、を備え、
前記負極板は、請求項５〜８のいずれかに記載の負極板である、ことを特徴とした円筒形電池。
【請求項１】
正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板の製造方法であって、
圧延方向における長さをＸ１、前記圧延方向と交差する方向における長さをＹ１とする孔を多数形成した第１領域と、前記圧延方向における長さをＸ２、前記圧延方向と交差する方向における長さＹ２とする孔を多数形成した第２領域とを含み、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２となる金属多孔板を製造し、
前記金属多孔板の前記第１領域の両面及び前記第２領域の片面に負極活物質を塗布し、
前記金属多孔板の前記第１領域及び前記第２領域を前記圧延方向へ同時に圧延する、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の負極板の製造方法において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の負極板の製造方法において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の負極板の製造方法において、前記金属多孔板に形成する孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板の製造方法。
【請求項５】
正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体が有底円筒形状の外装缶に収容された円筒形電池の前記負極板であって、
前記電極体を構成する状態において両面が前記セパレータを介して前記正極板と対面し、その両面に負極活物質が塗布されて圧延された第１領域と、前記第１領域以外の領域で片面に負極活物質が塗布されて圧延された第２領域とを含む金属多孔板であり、前記第１領域に形成された孔は、前記電極体を構成するときの巻き方向と交差する方向における長さがＸ１、前記巻き方向における長さがＹ１であり、前記第２領域に形成された孔は、前記巻き方向と交差する方向における長さがＸ２、前記巻き方向における長さがＹ２であり、Ｘ１／Ｙ１＞Ｘ２／Ｙ２である、ことを特徴とした負極板。
【請求項６】
請求項５に記載の負極板において、前記金属多孔板の前記第１領域の孔はＸ１＞Ｙ１となる孔である、ことを特徴とした負極板。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の負極板において、前記金属多孔板の前記第２領域の孔はＸ２＜Ｙ２となる孔である、ことを特徴とした負極板。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の負極板において、前記金属多孔板に形成された孔は楕円形孔である、ことを特徴とした負極板。
【請求項９】
正極活物質を保持する正極板、負極活物質を保持する負極板、前記正極板と前記負極板とを分離するセパレータを含み、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とを重ねて前記負極板が外側になるように渦巻き状に巻いた電極体と、
前記電極体を収容する有底円筒形状の外装缶と、を備え、
前記負極板は、請求項５〜８のいずれかに記載の負極板である、ことを特徴とした円筒形電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３４１０９（Ｐ２０１２−１３４１０９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７４５７（Ｐ２０１０−２８７４５７）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５１０２０６２１３）ＦＤＫトワイセル株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５１０２０６２１３）ＦＤＫトワイセル株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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